|
現(xiàn)代科學(xué)枝術(shù)的飛速發(fā)展，推動不同學(xué)科的相互交叉與滲透，并引發(fā)了所有工程領(lǐng)域一場技術(shù)革命?？v向分化、橫向綜合已成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要特點。由于微電子技術(shù)的飛速發(fā)展使機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能、生產(chǎn)方式及管理體系均發(fā)生了巨大變化，使得工業(yè)生產(chǎn)由機然化邁入了以機電一體化為特征的發(fā)展新階段。機電一體化是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果，其發(fā)展所面臨的共性關(guān)鍵技術(shù)可以歸納為機械技術(shù)、檢測傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、接口技術(shù)、柔性制造技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等九個方面。 1.機械技術(shù) 機械技術(shù)是構(gòu)成機電一體化產(chǎn)品的主體，采用新材料、新原理、新結(jié)構(gòu)、新設(shè)計，來滿足機電一體化產(chǎn)品體積小、質(zhì)量小、準(zhǔn)確度高、剛度大的要求，還要求動態(tài)性能好、熱變形小、磨損小等。 2.檢測與傳感器技術(shù) 檢測傳感技術(shù)是機電一體化的關(guān)鍵技術(shù)，它將所測得的各種參量如位移、位置、速度、加速度、力、溫度和其他形式的信號等轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一規(guī)格的電信號輸入到信息處理系統(tǒng)中，并由此產(chǎn)生出相應(yīng)的控制信號以決定執(zhí)行機構(gòu)的運動形式和動作幅度。傳感器檢測的準(zhǔn)確度、靈敏度和可靠性將直接影響到機電一體化的性能。 機電一體化系統(tǒng)要求傳感裝置能快速、精確、可靠地獲取信息，而且價格低廉。目前，人們正在探索新的傳感機理，開發(fā)各種傳感功能的敏感材料，提高傳感器的靈敏度、可靠性和抗干擾能力。 3.信息處理技術(shù) 信息處理技術(shù)包括信息的輸入、識別、變換、運算、存儲及輸出技術(shù)，它們大都是依靠計算機來進行的，因此計算機技術(shù)與信息處理技術(shù)是密切相關(guān)的。機電一體化系統(tǒng)中主要采用工業(yè)控制機（包括PLC，單、多回路調(diào)節(jié)器，單片微控器，總線式工業(yè)控制機，分布式計算機測控系統(tǒng)等）進行信息處理。 4.自動控制技術(shù) 從某種意義上講，機電一體化系統(tǒng)的優(yōu)劣在很大程度上取決于控制系統(tǒng)的好壞，機電一體化系統(tǒng)靠控制系統(tǒng)完成信息處理功能。自動控制技術(shù)就是通過控制器使被控對象或過程自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行，該技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、模糊控制、自適應(yīng)控制等。 現(xiàn)代控制技術(shù)主要以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研究多輸入、多輸出、參變量、非線性、高準(zhǔn)確度、高效能等控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計問題。最優(yōu)控制、最佳濾波、系統(tǒng)識別、自適應(yīng)控制等都是這一領(lǐng)域研究的重要課題。 PLC與可編程控制技術(shù)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)而開發(fā)的一種工業(yè)控制技術(shù)與系統(tǒng)，它對各種生產(chǎn)機械實現(xiàn)機電一體化有重要作用。 智能控制技術(shù)與系統(tǒng)在改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、有節(jié)奏地組織高效率柔性化生產(chǎn)和開拓新興技術(shù)領(lǐng)域等方面都有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟效益，從而成為機電一體化控制技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。 5. 伺服驅(qū)動技術(shù) 伺服傳動技術(shù)是機電一體化的一個重要組成部分。它的作用是接受控制系統(tǒng)的指令，經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動裝置(直流伺服電動機、功率步進電動機、交流伺服電動機、直線電動機和電液伺服閥等)和機械傳動機構(gòu)，實現(xiàn)機電一體化裝置或系統(tǒng)的運動。它在很大程度上決定了機電一體化系統(tǒng)的加工性能。 伺服驅(qū)動技術(shù)主要是指在控制指令的指揮下。控制驅(qū)動元件，使機械的運動部件按照指令的要求進行運動，并具有良好的動態(tài)性能。執(zhí)行機構(gòu)主要包括電磁鐵、伺服電動機、步進電動機、液壓電動機、液壓缸、氣缸等。 6.接口技術(shù) 接口技術(shù)是研究機電一體化控制系統(tǒng)與外部設(shè)備之間如何交換信息的技術(shù)。在機電一體化系統(tǒng)中，外界的各種信息通過輸入設(shè)備送到主控裝置，而主控裝置則將計算結(jié)果或控制信號傳遞給輸出裝置或執(zhí)行機構(gòu)，以便顯示、打印或?qū)崿F(xiàn)各種操作。系統(tǒng)在運行過程中，信息的交換是頻繁發(fā)生的，因此，提高輸入輸出信息的效率，使控制裝置適應(yīng)外圍設(shè)備的要求，使整個機電一體化系統(tǒng)工作靈便、效率高，這些都是設(shè)計接口電路和接口技術(shù)所必須考慮的問題。 接口技術(shù)是將機電一體化產(chǎn)品的各個部分有機地連接成一體。中央控制器發(fā)出的指令必須經(jīng)過接口設(shè)備的轉(zhuǎn)換才能變成機電一體化產(chǎn)品的實際動作。而由外部輸入的檢測信號也只有先通過接口設(shè)備才能為中央控制器所識別。 7. 監(jiān)控與診斷技術(shù) 監(jiān)控與診斷技術(shù)對于保證機電一體化設(shè)備的可靠運行，充分發(fā)揮其效能具有重大意義。機電一體化系統(tǒng)規(guī)模的擴大和自動化程度的日益提高，促進了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)的發(fā)展。監(jiān)測應(yīng)包括測量加工過程的物理狀態(tài)、工藝狀態(tài)及工藝效果等方面的內(nèi)容。診斷則可通過故障機理研究，根據(jù)設(shè)備故障模型，把設(shè)備診斷分為狀態(tài)型診斷、性能型診斷和功能型診斷。通過診斷，可預(yù)測系統(tǒng)的功能及可靠性，識別故障原因、部位及程度，決定維度方案及案及方法。隨著診斷技術(shù)的發(fā)展，為了使一個龐大的機電一體化系統(tǒng)能實現(xiàn)不停機維護，容錯技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使系統(tǒng)在元器件有故障的情況下，其功能不受影響。而人工智能、專家系統(tǒng)的引入，則使診斷技術(shù)進入了一個嶄新的階段。 8. 柔性造系統(tǒng)(FMS) 柔性制造系統(tǒng)(FMS)是將計算機中央管理系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)連接起來的一組加工設(shè)備，它不僅能進行自動化生產(chǎn)，而且還能在一定范圍內(nèi)完成不同工種的加工任務(wù)。它圓滿地解決了長期以來難以解決的機械加工高度自動化與高度柔性之間的矛盾，是機電一體化的高技術(shù)典型產(chǎn)品。計算機集成系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)則是系統(tǒng)工程、管理科學(xué)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與機械制造技術(shù)的綜合，是制造工廠的未來。 9. 系統(tǒng)總體技水 系統(tǒng)總體技術(shù)是從整體目標(biāo)出發(fā)，用系統(tǒng)的觀點和方法，把系統(tǒng)分成若干功能的子系統(tǒng)，對于每個子系統(tǒng)的技術(shù)方案都首先從實現(xiàn)整個系統(tǒng)技術(shù)協(xié)調(diào)的觀點來考慮，對于子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的矛盾都要從總體協(xié)調(diào)的需要來選擇解決的方案。機電一體化系統(tǒng)是一個技術(shù)綜合體，利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各種有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運用而達到整體系統(tǒng)的最優(yōu)化。 上述技術(shù)的綜合，產(chǎn)生了諸如機電一體化檢測與傳感技術(shù)、機電一體化I/O技術(shù)、可編程序控制技術(shù)、機電一體化智能控制技術(shù)與系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)及計算機集成制造與網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)等機電一體化典型設(shè)備與系統(tǒng)，它們代表了機電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)的發(fā)展方向。 快加入“電氣圈”—電氣人自己的圈子
|
|
|
